抑制動(dòng)力學(xué)上有利的晶格氧氧化機(jī)理途徑并以犧牲活性為代價(jià)觸發(fā)吸附質(zhì)析出機(jī)理途徑是 Ru 基電催化劑用于酸性水氧化的最先進(jìn)的策略。
近日，武漢大學(xué)Wei Luo報(bào)道了原子分散的Ru物種被錨定到具有獨(dú)特交叉π共軛的酸性穩(wěn)定的乙烯基連接的二維共價(jià)有機(jī)框架中，并稱為COF-205-Ru。
文章要點(diǎn)
1）COF-205-Ru的交叉π共軛結(jié)構(gòu)不僅通過(guò)強(qiáng)的Ru-N基序抑制了Ru的溶解，而且還通過(guò)多重π共軛降低了Ru的氧化狀態(tài)，從而激活與Ru配位的氧，穩(wěn)定氧析出過(guò)程中的氧空位。
2）X射線吸收光譜、原位拉曼光譜、原位粉末X射線衍射圖和理論計(jì)算等實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，活化的氧具有較高的O 2p能帶能級(jí)，降低了氧空位形成能，提高了電化學(xué)穩(wěn)定性，并顯著降低了酸性水氧化電位決定步驟的能壘。
3）所得的 COF-205-Ru 表現(xiàn)出 2659.3 A g?1 的高質(zhì)量活性，比商業(yè) RuO2 高 32 倍，并且保持超過(guò) 280 小時(shí)的長(zhǎng)期耐久性。這項(xiàng)工作提供了一種同時(shí)提高 Ru 基催化劑在酸性水氧化中的穩(wěn)定性和活性的策略。
參考文獻(xiàn)
Jia, H., Yao, N., Jin, Y. et al. Stabilizing atomic Ru species in conjugated sp2 carbon-linked covalent organic framework for acidic water oxidation. Nat Commun 15, 5419 (2024).
DOI：10.1038/s41467-024-49834-5
https://doi.org/10.1038/s41467-024-49834-5
